ТOM 94, №3

Идентификация поля проницаемости трехмерного слоистого пласта с учетом априорной информации на скважинах в условиях стационарной однофазной фильтрации
Рассматривается обратная коэффициентная задача по определению поля проницаемости трехмерного слоистого пласта в условиях стационарной однофазной фильтрации жидкости. Данная задача сводится к задаче минимизации функции невязки, которая строится по известным значениям забойного давления на скважинах. Предлагается алгоритм решения этой задачи, особенностью которого является учет дополнительной априорной информации об идентифицируемых параметрах. Предполагается, что известны коэффициенты пропорциональности проницаемости слоев на скважинах. На модельной задаче исследуется устойчивость решения к погрешностям в замерах забойного давления.
Автор:  А. В. Елесин, А. Ш. Кадырова, А. И. Никифоров
Ключевые слова:  обратная коэффициентная задача, идентификация поля проницаемости, функция невязки
Стр:  606-610

Математическое моделирование процесса парогравитационного дренажа при добыче высоковязкой нефти
Статья посвящена развитию моделей и методов описания и прогнозирования процесса парогравитационного дренажа при добыче высоковязкой нефти. На основе оригинальной физико-математической модели рассмотрены задачи циркуляции пара в нагнетательной скважине для предварительного прогрева пласта, охвата пласта воздействием пара и методы его повышения. Установлено наличие оптимального расстояния между пáрами реагирующих скважин или плотности сетки скважин. На основе анализа основных механизмов процесса выявлены причины максимального значения коэффициента извлечения нефти для оптимальной сетки скважин. Показана возможность повышения экономической эффективности процесса при переходе с закачки пара на ненагретую воду в заключительной стадии процесса.
Автор:  А. Я. Гильманов, К. М. Федоров, А. П. Шевелев
Ключевые слова:  инженерные задачи добычи высоковязкой нефти, паровая камера, нагнетательная скважина, добывающая скважина, парогравитационный дренаж, интегральная модель на основе балансов массы и тепла, паронефтяное отношение, коэффициент охвата, коэффициент извлечения нефти
Стр:  611-620

Получение ферромагнитных адсорбентов из твердых продуктов карбонизации биоотходов в кипящем слое в среде перегретого водяного пара
Рассмотрены вопросы химической активации твердого продукта гидротермальной карбонизации (гидроугля) биомассы. Гранулы из смеси куриного помета и соломы, подвергнутые карбонизации в кипящем слое в среде перегретого водяного пара при температуре 300^o С, пропитывали водным раствором нитрата железа, высушивали на воздухе при температуре 110^o С и выдерживали в течение 2 ч при температуре 300^o С для разложения нитрата железа и превращения его в оксиды железа. Активацию гранул проводили при температуре 700–800^o С в горизонтальной трубчатой печи в инертной атмосфере аргона. Полученные ферромагнитные сорбенты обладают достаточно развитой системой микро- и мезопор. При этом увеличение продолжительности активации в два раза приводит к увеличению удельной поверхности пор на 18%, а увеличение температуры процесса активации приводит к увеличению этой поверхности на 45%.
Автор:  Н. С. Муратова, С. Н. Кузьмин, О. Ю. Милованов, А. В. Мележик
Ключевые слова:  гидротермальная карбонизация, гидрококс, химическая активация, ферромагнитный сорбент.
Стр:  621-625

Численное моделирование взаимодействия ударной волны с плотным слоем частиц
Выполнено численное моделирование нестационарного течения газа, содержащего инертные частицы, в ударной трубе на основе модели взаимопроникающих континуумов, в которой газовая и дисперсная фазы описываются наборами уравнений сохранения массы, импульса и энергии и уравнением эволюции объемной доли дисперсной фазы. Основные уравнения являются гиперболическими и решаются с использованием численного метода типа Годунова повышенной точности. Обсуждается ударно-волновая структура течения в рабочей секции ударной трубы и приводятся пространственно-временные зависимости его параметров. Результаты численного моделирования сравниваются с имеющимися экспериментальными и расчетными данными.
Автор:  К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, А. В. Ефремов
Ключевые слова:  численное моделирование, ударная волна, инертные частицы, плотный слой, ударная труба, сверхзвуковое двухфазное течение
Стр:  658-667

О структуре ближнего звукового поля турбулентной струи при возмущениях в форкамере сопла
Приведены результаты исследования прямым теневым методом структуры акустического ближнего поля изотермической сверхзвуковой воздушной струи при наличии возмущений в газогенераторе реактивного двигателя
Автор:  В. Г. Пимштейн
Ключевые слова:  сверхзвуковая струя, ближнее звуковое поле, форкамера
Стр:  686-688

Влияние относительной расходонапряженности над утопленной частью сопла на коэффициент расхода
Для оценки совершенства процессов истечения из утопленного сопла ракетного двигателя твердого топлива вместо относительного расхода введен параметр относительной расходонапряженности. Современными методами вычислительной гидродинамики проведены исследования влияния относительной расходонапряженности над утопленной частью входного участка сопла на коэффициент расхода. Рассмотрены варианты входного участка сопла эллипсоидной формы и формы, построенной с применением формулы Витошинского. Влияние относительной расходонапряженности на расходные характеристики сопла определено с учетом изменения геометрических параметров его утопленной части и степени утопленности. Представлено сравнение полученных результатов с результатами ранее проведенных исследований входных участков сопел радиусной формы. Дополнительно выполнены исследования влияния изменения газоприхода с поверхности заряда над утопленной частью сопла при постоянной геометрии его входного участка эллипсоидной или радиусной форм на коэффициент расхода сопла при различных степенях его утопленности. Сформулированы основные рекомендации по проектированию входных участков утопленных сопел.
Автор:  А. Н. Сабирзянов, А. Н. Кириллова
Ключевые слова:  ракетный двигатель твердого топлива, утопленное сопло, коэффициент расхода, расходонапряженность, вычислительная гидродинамика
Стр:  689-689

Динамика импульсных сигналов в трубопроводе, заполненном метано-парокапельной смесью и подверженном газогидратным отложениям
Исследуется эволюция импульсных возмущений давления в трубопроводе, заполненном газокапельной средой, представляющей собой "влажный" метан при температуре ниже точки росы, и имеющем участок в виде протяженного сужения канала. Для этого процесса принята теоретическая модель распространения акустических волн в длинноволновом диапазоне в газокапельной среде. Задача распространения и отражения импульсных возмущений давления в горизонтальном трубопроводе, имеющем участок сужения из-за гидратных отложений, решается методом быстрого преобразования Фурье. Представлены результаты дисперсионного анализа уравнений акустики в парогазокапельной системе. На их основе для реальных значений параметров трубопроводов, а также параметров парогазокапельных систем в них получены зависимости фазовой скорости и коэффициента затухания от частоты возмущения акустической волны и объемного содержания взвешенной фазы (капелек воды). Проведен также анализ проявления вязкости и теплопроводности в пристенном слое трубопровода, насыщенного капельками воды. Для коэффициентов отражения и прохождения акустических сигналов на местах сужения трубопровода из-за гидратных отложений использованы известные формулы. Представлены результаты численных расчетов, иллюстрирующие эволюцию импульсных сигналов разной длительности, показывающие влияние толщины газогидратного слоя на внутренней стенке трубопровода. Показано, что рост толщины гидратного отложения на стенке, а также увеличение длительности импульсного сигнала приводит к усилению амплитуды возвратившегося сигнала (эха).
Автор:  В. Ш. Шагапов, Э. В. Галиакбарова, З. Р. Хакимова
Ключевые слова:  газокапельная среда, гидратная пробка, импульс давления
Стр:  698-706

Особенности термомеханики потоков газа в выпускном тракте поршневого двигателя при разных газодинамических условиях
Выполнен сравнительный анализ тепломеханических характеристик газа в выпускном тракте поршневого двигателя внутреннего сгорания при стационарном и пульсирующем режимах его течения. Проведена оценка влияния внешней турбулентности (наличия турбокомпрессора) в выпускном тракте двигателя на термомеханику потоков, пульсирующих в нем. Установлено, что в выпускном тракте двигателя смена режима течения со стационарного на пульсирующий приводит к росту степени турбулентности в 8–10 раз, а также изменению коэффициента теплоотдачи на ±25%. Показано, что установка турбокомпрессора в выпускном тракте двигателя приводит к увеличению гидравлического сопротивления системы в 1.5–2.5 раза, снижению расхода воздуха через систему в среднем на 11% и увеличению степени турбулентности потока в 1.5–3.0 раза при низкой скорости течения, а также к интенсификации теплоотдачи на 33% при высоком давлении на выпуске.
Автор:  Л. В. Плотников, Б. П. Жилкин
Ключевые слова:  поршневой двигатель внутреннего сгорания, турбокомпрессор, газовый поток, термомеханика, внешняя турбулентность
Стр:  707-714

К вопросу граничных условий в многомерном узловом методе характеристик
Обсуждается постановка граничных условий на криволинейных стенках применительно к многомерному узловому методу характеристик, который базируется на расщеплении вдоль координатных направлений исходной системы уравнений на ряд одномерных подсистем. Для граничных точек, расположенных на криволинейных непроницаемых поверхностях, предложен способ расчета, основанный на методике фиктивных узлов, с использованием которого рассчитан ряд тестовых задач, имеющих автомодельные решения.
Автор:  В. С. Суров
Ключевые слова:  гиперболические системы, многомерный узловой метод характеристик, граничные условия
Стр:  715-721

Влияние электромагнитной обработки на реологические свойства нефти: эксперимент и приложение
Проведены лабораторные испытания четырех сортов нефтей с различных месторождений. Представлены результаты проведенных испытаний по влиянию электромагнитного излучения на реологические свойства нефти. Проведен анализ влияния электромагнитной обработки на показатели транспортировки высоковязкой нефти на примере работы нефтеперекачивающей станции.
Автор:  Л. А. Ковалева, Г. И. Мухарямова
Ключевые слова:  реологические свойства, электромагнитная обработка, нефть, динамическая вязкость
Стр:  734-740

Интерпретационная модель радиального термокаротажа
Представлена математическая модель температурного поля жидкости при движении по скважине, которую можно использовать в качестве базовой для интерпретации измерений радиальных распределений температуры. Исходная задача решена на основе "в среднем точного" асимптотического метода. С помощью преобразования Лапласа–Карсона получены аналитические решения, описывающие температурные поля флюида в стволе скважины. Показано, что нулевой коэффициент разложения описывает усредненные по радиусу фоновые значения температурного поля в скважине. Выражение для первого коэффициента описывает радиальные профили температуры. Это означает, что предлагаемая интерпретационная модель позволяет осуществить фильтрацию полезных температурных аномалий радиального профиля на фоне значительно больших глобальных возмущений температуры, вызванных потоком жидкости в стволе действующей скважины, и тем самым устранить проблемы, связанные с некорректностью реализации обратных задач. На основании численных расчетов проанализировано влияние температурного сигнала пласта, теплофизических параметров наполняющего флюида и установлены основные преимущества и недостатки предложенной интерпретационной модели
Автор:  А. И. Филиппов, Е. П. Щеглова
Ключевые слова:  скважина, температурное поле, преобразование Лапласа–Карсона, радиальный термокаротаж
Стр:  741-752

Высокотемпературный термолиз органического сырья
На основании исследований высокотемпературного парового термолиза органического сырья в виде смесей древесных, сельскохозяйственных и полимерных отходов обоснована возможность получения аналогов жидких топлив, а также сорбционных материалов. Показано, что на первой стадии парового термолиза при температурах около 500^o С образуются газообразные и жидкие углеводороды, а также твердый остаток, который на второй стадии при нагреве до 1000^o С приобретает адсорбционные свойства.
Автор:  Г. И. Журавский, В. В. Савчин
Ключевые слова:  высокотемпературный паровой термолиз, органическое сырье, аналоги жидких топлив, сорбционные материалы
Стр:  753-759

Окислительная торрефикация древесной биомассы в слое минерального наполнителя
Рассматривается перспективный подход к термической обработке биотоплива — окислительная торрефикация в слое минерального наполнителя. Ключевыми особенностями предлагаемой методики является однородность прогрева образца, а также возможность контроля окислительных процессов в образце путем изменения высоты минерального наполнителя. На основе расчетно-теоретического анализа исследованы термические и кинетические процессы, сопровождающие торрефикацию в слое минерального наполнителя. Показано, что наличие минерального слоя обеспечивает высокую степень однородности прогрева образца биотоплива в процессе торрефикации. Продемонстрировано влияние слоя минерального наполнителя на диффузионные потоки атмосферного кислорода и летучих соединений, выделяющихся при нагреве образца
Автор:  Б. В. Кичатов, А. М. Коршунов, А. Д. Киверин, И. С. Яковенко
Ключевые слова:  биотопливо, окислительная торрефикация, торрефикация в слое минерального наполнителя, численное моделирование
Стр:  760-765

3D-моделирование процессов тепло- и массопереноса при свч нагреве потока нефти в трубопроводе
В статье рассматривается математическое моделирование процессов тепло- и массопереноса при СВЧ нагреве потока вязкой жидкости, в том числе нефти в трубопроводе. Особенностью математической модели является учет трехмерных эффектов, например, зависимости от полярного угла плотности объемных и поверхностных источников тепловыделения. Для численного решения применяется метод конечных разностей. Приводятся результаты расчетов для конкретной задачи СВЧ нагрева потока нефти в трубопроводе. Осуществляется сравнение результатов двумерной и трехмерной моделей, а также анализируется влияние ряда факторов на результаты моделирования
Автор:  Р. В. Арутюнян
Ключевые слова:  нефть, трубопровод, СВЧ нагрев, математическое моделирование, метод конечных разностей, трехмерная модель
Стр:  766-773

Математическая модель и численное исследование скорости распространения фронта горения в аэрозоле суспензии нанопорошка алюминия в керосине
Представлена математическая модель горения аэрозоля суспензии нанопорошка алюминия в керосине, в которой параметры состояния аэрозоля определяются из решения системы уравнений сохранения энергии газа, капель и частиц, уравнений сохранения массы компонентов газовзвеси и уравнений движения капель и частиц. Определены скорость окисления наночастиц алюминия и связанная с ней скорость тепловыделения, а также зависимости скорости распространения фронта горения в аэрозоле от массовых концентраций керосина и нанопорошка алюминия и от начальной температуры аэрозоля.
Автор:  А. Ю. Крайнов, В. А. Порязов, К. М. Моисеева, Д. А. Крайнов
Ключевые слова:  керосин, нанопорошок алюминия, суспензия, аэрозоль, горение, математическое моделирование
Стр:  774-785

Многотопливные горючие смеси: синтез-газ (CO–H₂)
Представлены новые данные о параметрах горения и детонации двухтопливных смесей оксида углерода и водорода (синтез-газ) с кислородом и воздухом при варьировании соотношения как между СО и Н₂, так и между топливными компонентами и окислителем, включая данные о критических энергиях инициирования детонации, характерных размерах детонационных ячеек, скоростях детонации и энерговыделении в детонационных волнах.
Автор:  А. А. Васильев, В. А.Васильев
Ключевые слова:  многотопливные системы, синтез-газ, инициирование, критическая энергия, горение, детонация, пределы, детонационные ячейки
Стр:  786-795

К 100-ЛЕТИЮ СО ДНЯ РОЖДЕНИЯ Л. А. РОТТА, ОСНОВАТЕЛЯ БЕЛОРУССКОЙ НАУЧНОЙ ШКОЛЫ В ОБЛАСТИ СТАТИСТИЧЕСКОЙ ТЕРМОДИНАМИКИ И МЕХАНИКИ СПЛОШНЫХ СРЕД
 
Автор:  Редакция
Стр:  833

Влияние ионизирующего излучения на коррозионную стойкость композиционных покрытий ZnNi/SiO₂
Экспериментально исследовано влияние рентгеновского излучения на защитные свойства композиционных покрытий ZnNi/SiO₂ , а также выявлены оптимальные режимы их электроосаждения при облучении методом полного факторного эксперимента. Показано, что действие рентгеновского излучения на электролиты, используемые для электроосаждения ZnNi/SiO₂, приводит к увеличению их рассеивающей способности, что позволяет формировать композиционные покрытия c равномерно распределенным металлом по поверхности и, соответственно, с повышенной коррозионной стойкостью. Обнаружено, что действие рентгеновского излучения на процесс электроосаждения покрытий ZnNi/SiO₂ способствует формированию слоев с повышенными антикоррозионными свойствами. На основании экспериментальных данных в соответствии с методом полного факторного эксперимента рассмотрено влияние вариаций мощности экспозиционной дозы рентгеновского излучения и концентрации наночастиц SiO₂ в электролите на рассеивающую способность электролитов и коррозионную стойкость покрытий ZnNi/SiO₂. Получены уравнения регрессии, анализ коэффициентов в которых позволил заключить, что максимальное увеличение рассеивающей способности и уменьшение скорости появления продуктов коррозии на покрытиях ZnNi/SiO₂ достигается при сочетании двух факторов: добавление наночастиц SiO₂ в электролит и облучение электролита рентгеновским излучением в процессе осаждения покрытий. Разработанная статистическая модель позволяет адекватно определить оптимальные концентрации наночастиц SiO₂ в электролите и режим облучения рентгеновским излучением для получения покрытий с повышенными антикоррозионными свойствами.
Автор:  Д. В. Лавыш, Н. Г. Валько, В. М. Анищик, Р. Р. Коренной, Milan Šebok
Ключевые слова:  электрокристаллизация, рентгеновское излучение, выход по току, уравнения регрессии, фактор, критерии, адекватность
Стр:  653-657

Селективный массоперенос изотопов бора в оптимальных каскадах прямоточных газовых центрифуг
Разработан метод численно-аналитической оптимизации каскадов прямоточных газовых центрифуг для разделения изотопов бора в форме трифторида BF3. В качестве критерия принят минимум суммарного количества газовых центрифуг при заданных внешних параметрах схемы каскадов. Основу метода составляют аналитические соотношения для потоков ступеней, полученные в приближении минимизации суммарного потока питания. В расчетах использованы оценки эффективности разделения изотопов бора в прямоточной центрифуге с центральным телом, определяющие ее оптимальный режим работы. Рассмотрены две схемы каскадов для получения BF3 с обогащением по ¹⁰В 95% на отборе и 0.001% на отвале, что эквивалентно 99.999% обогащению по ¹¹В. Показано, что для обеих схем оптимальное суммарное количество центрифуг одинаково.
Автор:  В. А. Палкин, С. С. Лубнин, В. И. Токманцев
Ключевые слова:  разделение изотопов, изотопы бора, разделительный каскад, прямоточная центрифуга, оптимизация
Стр:  559

Броуновская коагуляция нанокапель в парогазовой смеси и распределение вейбулла
Исследован нелинейный процесс броуновской коагуляции нанокапель с помощью распределения Вейбулла, имеющего максимальную информационную энтропию. Предложен итерационный способ восстановления параметров распределения Вейбулла, которое для броуновской коагуляции имеет автомодельный характер. Рассчитана эволюция системы нанокапель под воздействием коагуляции при условии сохранения общей массы жидкой фазы. Показано, что в результате коагуляции число нанокапель в единице объема за несколько миллисекунд может уменьшиться на несколько порядков.
Автор:  С. П. Фисенко
Ключевые слова:  свободномолекулярный режим, ядро коагуляции, средний куб радиуса капель, характерное время коагуляции
Стр:  626-633

Возникновение вихревых течений, обусловленное двойной диффузией
Конвекция, обусловленная двойной (дифференциальной) диффузией во вращающейся среде в поле силы тяжести, вообще говоря, может приводить к переносу завихренности, в частности, к ее концентрации. В геофизических приложениях это обычно не рассматривается, поскольку пространственные и временны' е масштабы такой конвекции и эффектов вращения сильно различаются — период планетарного вращения на много порядков больше характерного времени существования соответствующих конвективных структур в морской воде. В работе показано, что в атмосфере возможны процессы, в которых заметный перенос завихренности подобной конвекцией более реален. Эффекты типа двойной диффузии в воздухе в принципе возможны в связи с некоторым различием в скоростях переноса тепла, водяного пара и (или) тяжелой примеси. Рассмотрена линейная модель конвекции, обусловленной двойной диффузией во вращающейся среде. В развитие предыдущей работы автора рассматривается существенно более сложная задача с учетом температурной стратификации среды. Дифференциальная диффузия делает возможными вертикальные движения и концентрацию завихренности, несмотря на отрицательные обратные связи, обусловленные фоновой устойчивой стратификацией плотности.
Автор:  Л. Х. Ингель
Ключевые слова:  двойная (дифференциальная) диффузия, конвекция, вращающаяся стратифицированная среда, тяжелая примесь, линейная модель, концентрация завихренности, атмосфера, смерчи
Стр:  668-674

Усиление магнитного поля в струйных течениях проводящих материалов: соударение двух струй с магнитным полем
В рамках одномерной задачи магнитной гидродинамики о соударении и растекании струй несжимаемого проводящего материала, в которых индуцировано поперечное магнитное поле, рассмотрено явление усиления магнитного поля в проводящем материале при его деформировании с удлинением волокон материала в направлении линий магнитной индукции. С использованием интегрального преобразования Лапласа по времени установлена асимптотика усиления магнитного поля в струе металла в зависимости от магнитного числа Рейнольдса. Показано, что при высокоскоростном деформировании металла в результате его взрывного или ударного нагружения возможно усиление магнитного поля, предварительно созданного в металле, до уровня, при котором эффекты, сопровождающие "накачку" поля в нем, могут существенно повлиять на характер поведения металла. Полученные результаты могут быть использованы для объяснения существенного снижения пробивного действия кумулятивного заряда при создании аксиального магнитного поля в облицовке заряда перед его подрывом.
Автор:  С. В. Федоров
Ключевые слова:  магнитная гидродинамика, проводящий материал, струйное течение, магнитное поле, высокоскоростное деформирование, кумулятивный заряд, кумулятивная струя
Стр:  675-685

Закономерности тепломассообмена при локализации очагов низовых лесных пожаров с применением заградительных полос
Представлены результаты полевых экспериментов по установлению макроскопических закономерностей тепломассообмена при локализации очага низового лесного пожара с применением заградительной полосы в виде увлажненного слоя лесных горючих материалов (хвои, листьев, веточек и их смеси) перед фронтом их пламенного горения и пиролиза. Основное внимание уделено комплексному анализу влияния дисперсности водяного аэрозоля (концентрации и размеров капель), используемого для формирования заградительной полосы, на ее параметры. Показано, что условия эффективной локализации и подавления пламенного горения и термического разложения лесных горючих материалов могут быть достигнуты при создании группы заградительных полос разной ширины с разными глубинами промачивания материала. Выполнено прогнозирование параметров заградительных полос (объем воды, ширина и глубина промачиваемого слоя материала, удельная плотность орошения), необходимых и достаточных для локализации очагов горения разных габаритных размеров, соответствующих реальным лесным пожарам.
Автор:  Г. В. Кузнецов, Д. В. Антонов, И. С. Войтков, А. Г. Исламова, С. С. Кропотова, Н. Е. Шлегель
Ключевые слова:  сверхзвуковая струя, ближнее звуковое поле, форкамера.
Стр:  796

Исследование пиролиза медицинских отходов в реакторе с неподвижным слоем
Проведено экспериментальное исследование пиролиза типичных компонентов медицинских отходов в реакторе с неподвижным слоем с целью получения подробной информации о характеристиках процесса. Показано, что основная потеря массы смеси хлорсодержащих медицинских отходов происходит в два этапа. Первый этап, который завершается при температуре около 400^о C, характеризуется выходом пиролитической воды и газа, который содержит хлористый водород. На втором этапе при температуре от 400 до 500^о C выделяется основная часть летучих веществ, которые состоят в основном из пиролитического масла. Предложен экологически безопасный и экономичный метод решения проблемы утилизации медицинских отходов, основанный на их двухстадийном пиролизе. Метод включает удаление хлорсодержащих компонентов из медицинских отходов перед термическим разложением их органической части, что практически исключает возможность образования высокотоксичных хлорсодержащих веществ.
Автор:  В. В. Хасхачих, В. Ф. Корнильева, Г. Я. Герасимов
Ключевые слова:  медицинские отходы, пиролиз, реактор с неподвижным слоем, хлорсодержащие загрязнители
Стр:  599-605

О возможностях теории ми и имитационного подхода при исследовании спектрально-кинетических коэффициентов ультрапористых теплозащитных материалов
Показаны некоторые возможности оригинальной комбинированной статистической имитационной математической модели, охватывающей структуру и физические свойства волокнистых и сетчатых высокотемпературных материалов. Важным элементом модели является ранее разработанный "виртуальный сканнер" — программный инструмент, позволяющий исследовать картину взаимодействия электромагнитного излучения с ортогональными представительными элементами материалов. Описаны некоторые свободные параметры и представлены тесты как спектральной части модели, основанной на теории Ми, так и объединенной модели, подтверждающие их адекватность. Исследовано поведение локальных спектров пропускания, поглощения и рассеяния электромагнитного излучения ряда существующих и гипотетических материалов. В некоторых сетчатых материалах зафиксирована "катастрофа порядка" в спектре поглощения — резкое и сильное, на несколько порядков, изменение спектрального коэффициента поглощения, не связанное с резонансными явлениями при поглощении. Зафиксировано наличие достаточно широкой области резонанса в спектре пропускания волокнистого материала на основе аморфного кварца. Обнаружен параметр, влияющий на ее расположение.
Автор:  Черепанов В. В., Алифанов О. М.
Ключевые слова:  высокотемпературные пористые материалы, радиационные спектрально-кинетические коэффициенты, моделирование, фазовые переходы
Стр:  566-577

Experimental study of the effect of the helical ribs in a spirally coiled tube on the friction factor and the nusselt number of a nanofluid flow in it
The effect of the centrifugal force arising in a spirally coiled tube with helical ribs on the heat transfer in the fluid flow in it was investigated. It is shown that, due to this force, the rate of heat transfer in the fluid flow in a spirally coiled tube with helical ribs is larger than that in an analogous tube with no ribs. It was established that, in the case where nanoparticles are added to the base fluid flowing in a spirally coiled tube with helical ribs, its transport properties change, with the result that the Nusselt number of the fluid flow increases. Moreover, an increase in the nanofluid concentration leads to an increase in the rate of heat transfer in the fluid flow in the tube depending on the direction of its helical ribs, and the friction factor of the fluid flow in the tube insignificantly increases in this case
Автор:  Naphon P., Wiriyasart S., Srichat A.
Ключевые слова:  nanofluid, spirally coiled tube, helical ribs
Стр:  634-641

Thermal properties of biological tissue gel-phantoms in a wide low-temperature range
It is often impossible or impractical to conduct experiments on cooling, freezing, and thawing during medical cryoexposures with using biological tissues. In such cases, gel-phantoms are used. Due to the lack of accurate data, the definition of the thermal properties of gel-phantoms is relevant. The current study presents the results of the thermal properties measurements with using the differential scanning calorimetry (DSC) and transient hot bridge (THB) methods and of their analysis for five gel-phantoms: 1) 95% water and 5% gelatin; 2) 95% water and 5% agar-agar; 3) 94% water, 3% gelatin, 2.5% agar-agar, and 0.5% sodium chloride; 4 and 5) ultrasound gels. The values of the effective specific heat capacity from –160 to 40o C, thermal conductivity, moisture content, freezable water fraction, and of the initial melting and cryoscopic temperatures are determined. The obtained results are compared with the values of the thermal properties of biotissue and distilled water. The influence of the gelphantom type on the character of phase transition is shown. Adaptation of the experimental data for cryoexposure simulation software is proposed. Recommendations for selecting a phantom are given. The impact of simplification of the thermal properties on the thermal diffusivity is estimated. The data for calculating the properties of phantoms of different composition are proposed.
Автор:  Agafonkina I. V., Belozerov A. G., Berezovsky Yu. M., Korolev Yu. M., Pushkarev A. V., Tsiganov D. I., Shakurov A. V., Zherdev A. A.
Ключевые слова:  thermal properties, gel-phantom, ultrasound gel, agar, gelatin, biological tissue, DSC, THB.
Стр:  811-824

Energetic metal–organic frameworks: thermal behaviors and combustion of nickel oxide (ii) based on activated carbon compositions
Ammonium nitrate (AN) extensively used as an oxidizer in energetic compositions is a promising compound as a propellant and gas generator. It is well known that metal oxides help to address some of the disadvantages of AN, such as the low stability and low burning rate. To investigate the effect of nickel oxide (II) (NiO) on thermal decomposition of AN mixtures, the thermal characteristics of AN, activated carbon C, and NiO mixtures as of metal–organic frameworks (MOFs) were measured using simultaneous differential scanning calorimetry. The compositions were burnt at the pressures 1, 2, 3, and 3.5 MPa in a combustion chamber, and the burning rates were determined. On addition of a metal oxide, the burning rate was shown to increase three–four times. Besides, the activation energy of the systems was calculated.
Автор:  Yelemessova Zh. K., Imangazy A. M., Tulepov M. I., Mansurov Z. A.
Ключевые слова:  energetic materials, metal–organic frameworks, ammonium nitrate, activated carbon, nickel (II) oxide, burning rate, activation energy
Стр:  825-832

Hydromagnetic oscillatory reactive flow through a porous channel in a rotating frame subject to convective heat exchange under arrhenius kinetics
This paper is aimed at studying an unsteady hydromagnetic flow of a viscous incompressible electrically conducting reactive fluid in a permeable channel with asymmetrical convective boundary conditions in a rotating reference frame under the Arrhenius kinetics with neglect of the reactant consumption. Asymmetrical convective heat exchange with the surrounding medium at the channel surfaces follows the Newton law of cooling. A chemical reaction in the flow system is exothermic and assumed to follow the Arrhenius rate law. The heat transfer characteristics of the flow are considered with viscous and Joule dissipations taken into account. The expressions for the velocity components obtained in closed form are used to calculate the wall shear stresses. The energy equation is tackled numerically with using MATLAB. The effects of the pertinent parameters on the flow dynamics are analyzed graphically. The results reveal that the combined effects of magnetic field, rotation, suction/ injection, and convective heating substantially affect the flow characteristics in the channel.
Автор:  Das S., Patra R. R., Jana R. N.
Ключевые слова:  hydromagnetic reactive flow, permeable channel, suction/injection, convective boundary conditions, viscous and Joule heating, Arrhenius kinetics, rotating frame
Стр:  722-733

Моделирование процесса течения жидкости в системе пласт–трубопровод
Построена модель процесса нестационарного движения жидкости в сопряженной системе пласт– трубопровод и решены связанные уравнения. Получено аналитическое выражение, позволяющее определить влияние закона изменения давления в конце трубопровода и подключениях к нему на давление в забое скважины. Проведены численные расчеты при разных значениях параметров системы
Автор:  Аббасов Э. М., Агаева Н. А.
Ключевые слова:  фильтрация, преобразование Лапласа, движение жидкости, уравнение неразрывности, интегральное уравнение Вольтерра
Стр:  578-589

О тепловом состоянии конденсационного теплообменника
В рамках модели тепловыделяющего структурированного зернистого слоя выполнено моделирование процессов теплопереноса в газотрубном теплообменнике при наличии конденсации водяных паров в парогазовой смеси. Установлена функциональная зависимость теплового потока, идущего на нагрев воды, от геометрических и гидравлических параметров теплообменника.
Автор:  Теплицкий Ю. С., Пицуха Е. А., Рослик А. Р., Бучилко Э. К.
Ключевые слова:  прямоток, противоток, теплообменник, тепловой поток, вода, пар, парогазовая смесь, конденсация
Стр:  590-598

Разделение газовой смеси в наноразмерных пористых мембранах. эффект адсорбции и поверхностной диффузии
Исследовано влияние адсорбции и поверхностной диффузии одного из компонентов бинарной газовой смеси на стенках пор на эффект разделения газовой смеси при ее течении через наноразмерную пористую мембрану в свободно-молекулярном режиме. За основу анализа взята капиллярная модель пористой среды, получаемая методом баланса импульса. Определены выражения для коэффициента разделения и скачка концентрации адсорбированного компонента для заданного перепада давлений на мембране, которые позволяют проанализировать влияние исходной концентрации адсорбируемого компонента и температуры на эффект разделения. Выполнены расчеты скачка концентрации для ряда промышленных газовых смесей (CO^₂/H^₂, CO/H^₂, CH^₄/H^₂ и N^₂/He). Показано, что учет поверхностной диффузии может приводить к заметным (до нескольких десятков процентов) отклонениям получаемых значений от кнудсеновских значений эффекта в отсутствие адсорбции.
Автор:  Жданов В. М., Степаненко А. А.
Ключевые слова:  нанопористые мембраны, кнудсеновское течение, адсорбция, поверхностная диффузия, капиллярная модель, разделение газовой смеси, коэффициент разделения, скачок концентрации.
Стр:  642-652

ПОДПИСКА НА ЖУРНАЛ